肝小葉由肝細(xì)胞、膽管細(xì)胞以及非實(shí)質(zhì)細(xì)胞組成。形態(tài)與功能學(xué)分析表明，肝臟約80%由肝細(xì)胞組成，發(fā)揮著肝臟的主要功能。非實(shí)質(zhì)性肝細(xì)胞，雖然僅占肝臟體積的6.5%，卻占肝細(xì)胞總數(shù)的40%左右，主要位于器官的血竇部位。肝血竇壁至少由3種不同的細(xì)胞組成，包括肝竇內(nèi)皮細(xì)胞（liver sinusoidal endothelial cell，LSEC），庫(kù)普弗細(xì)胞（Kupfer cell，KC）和肝星狀細(xì)胞（hepatic stellate cell，HSC，以前被稱(chēng)為貯脂細(xì)胞、伊藤細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、竇周細(xì)胞或富維生素A細(xì)胞）。另外，肝內(nèi)淋巴細(xì)胞常常出現(xiàn)在竇腔內(nèi)，包括所謂的隱窩細(xì)胞，即現(xiàn)在的肝臟特異性自然殺傷細(xì)胞。在正常以及病理生理?xiàng)l件下，肝細(xì)胞的很多功能受到周?chē)菍?shí)質(zhì)細(xì)胞分泌的因子的調(diào)節(jié)。由于篇幅有限，本章節(jié)中僅討論正常或急慢性肝臟損傷情況下發(fā)揮功能的肝細(xì)胞群。有興趣的讀者可以參考更多詳盡的專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)。

實(shí)質(zhì)性肝臟細(xì)胞（如肝細(xì)胞）為多邊形/多面體的細(xì)胞，有時(shí)為雙核，直徑為20～30μm，占肝臟總重量的80%左右，通常具有3個(gè)主要的表面結(jié)合位點(diǎn)：

1.基底膜或肝竇上的結(jié)合位點(diǎn)，具有微絨毛，參與肝竇內(nèi)的血液循環(huán)。

2.側(cè)面的結(jié)合位點(diǎn)，以鄰近肝細(xì)胞的聯(lián)絡(luò)復(fù)合物為特征。

3.膽小管結(jié)合位點(diǎn)。

肝細(xì)胞是關(guān)鍵的肝臟效應(yīng)器細(xì)胞，不僅發(fā)揮主要的肝功能，同時(shí)也是肝臟特異性代謝對(duì)象如肝炎病毒及許多有毒復(fù)合物，包括乙醇的攻擊對(duì)象，并最終導(dǎo)致急慢性肝損傷。肝細(xì)胞也可以由于自身免疫、代謝紊亂或基因突變而發(fā)生損傷。

本節(jié)內(nèi)容中，除了簡(jiǎn)單回顧實(shí)質(zhì)細(xì)胞的主要生理功能之外，我們將討論2個(gè)主題：

1.作為急慢性肝損傷動(dòng)力的肝細(xì)胞凋亡。

2.肝細(xì)胞是巨噬細(xì)胞穿過(guò)上皮-間質(zhì)的細(xì)胞源動(dòng)力。

1.通過(guò)糖原合成、糖原分解、糖異生作用調(diào)節(jié)血液中的葡萄糖水平；

2.脂質(zhì)代謝，可以合成脂蛋白或通過(guò)線(xiàn)粒體的β氧化、過(guò)氧化物酶氧化分解細(xì)胞內(nèi)的外源性或內(nèi)源性脂類(lèi)；

3.通過(guò)第一階段（氧化還原）或第二階段（結(jié)合、水解）反應(yīng)來(lái)代謝/失活外源性（藥物、乙醇、毒素、環(huán)境污染物、致癌物）和內(nèi)源性（類(lèi)固醇激素、膽紅素）復(fù)合物；

4.合成血漿蛋白質(zhì)，包括白蛋白、急性期蛋白，補(bǔ)體成分和凝血酶原，纖維蛋白原等；

5.通過(guò)尿素循環(huán)代謝氨；

6.代謝維生素A及其他的維生素；

7.維持體內(nèi)鐵、銅、鋅水平；

8.分泌膽汁。

從新陳代謝角度來(lái)說(shuō)，肝臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞分布位置不同，稱(chēng)為成帶現(xiàn)象或分布異質(zhì)性。舉個(gè)例子，門(mén)靜脈周?chē)渭?xì)胞（Rappaport腺泡1帶肝細(xì)胞），富含氧氣和基質(zhì)，主導(dǎo)葡萄糖異生作用，而靜脈周?chē)母渭?xì)胞（Rappaport腺泡2帶肝細(xì)胞），其血液中葡萄糖、氧氣和基質(zhì)已經(jīng)部分消耗掉，主導(dǎo)糖酵解作用。對(duì)氧化物、氨基酸、外源化學(xué)物與氨進(jìn)行代謝的肝細(xì)胞也呈帶狀分布。

肝損傷以肝細(xì)胞壞死或凋亡或者更多情況下是兩者同時(shí)存在為特征。實(shí)際上，相同的外界刺激常常能同時(shí)誘導(dǎo)這兩種不可逆性細(xì)胞死亡的發(fā)生。Malhi和Gores曾指出，就細(xì)胞水平而言，壞死可能僅為過(guò)度凋亡或者凋亡失調(diào)的結(jié)果。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)凋亡信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致線(xiàn)粒體功能失調(diào)進(jìn)一步惡化也是壞死的一種。由于檢測(cè)血清中M30（由caspase 3水解肝細(xì)胞角蛋白18所產(chǎn)生的抗原表位）開(kāi)始廣泛應(yīng)用于臨床實(shí)踐，當(dāng)前研究證實(shí)任何一種肝損傷中都存在凋亡，并且凋亡常為主導(dǎo)地位。

多種細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)和刺激都能觸發(fā)肝細(xì)胞凋亡。其中，線(xiàn)粒體功能失調(diào)在此過(guò)程中起非常重要的作用。實(shí)際上，許多情形都能觸發(fā)凋亡的發(fā)生，如死亡受體激活的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)（TNF、TRAIL和FasL）、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、JNKs激活、溶酶體透化作用等。這些因素通過(guò)激活Bax和Bak或者通過(guò)改變線(xiàn)粒體通透性而使線(xiàn)粒體外膜的透化作用發(fā)生改變。在絕大多數(shù)急慢性肝病中都已經(jīng)證實(shí)凋亡的存在，下面我們就舉幾個(gè)典型的例子。

對(duì)乙酰氨基酚過(guò)量是最常見(jiàn)的急性肝衰竭（acute liver failure，ALF）模型。現(xiàn)已證實(shí)，JNK1和2亞型的激活和Bax向線(xiàn)粒體移位可觸發(fā)凋亡的發(fā)生。同時(shí)，上述過(guò)程還伴隨TNF、Fas和FasL的表達(dá)增加。不僅如此，NK細(xì)胞也參與了上述過(guò)程的發(fā)生發(fā)展。

在非酒精性脂肪性肝炎（non-alcoholic steatohepatitis，NASH）患者中，凋亡與炎癥和纖維化有關(guān)。脂肪變性的肝細(xì)胞對(duì)FasL和TRAIL介導(dǎo)的凋亡比較敏感。在此情況下，凋亡作用也可認(rèn)為是游離脂肪酸誘導(dǎo)的和JNK介導(dǎo)的脂性凋亡以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的結(jié)果。

在酒精性脂肪性肝炎（alcoholic steatohepatitis，ASH）前炎性細(xì)胞因子所形成的微環(huán)境中，凋亡又一次被證實(shí)起主要作用。激活的庫(kù)普弗細(xì)胞釋放能介導(dǎo)凋亡和炎癥的TNF，同時(shí)血液中TNF、Fas、FasL和TNFR1水平也顯著增加。ASH發(fā)生凋亡可能與ROS大量產(chǎn)生有關(guān)，同時(shí)與由ROS或乙醛（乙醇的主要代謝產(chǎn)物）誘發(fā)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激也存在一定關(guān)系。

由于丙肝病毒感染的肝細(xì)胞Fas表達(dá)增強(qiáng)以及表達(dá)FasL的T淋巴細(xì)胞活性增強(qiáng)，F(xiàn)as介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡與炎癥反應(yīng)的嚴(yán)重程度相關(guān)。人慢性病毒性肝炎以及非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）中，配體與 TRAIL1、2受體相結(jié)合，引發(fā)TRAIL介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。此外，丙型肝炎病毒核心或包膜蛋白可使肝細(xì)胞對(duì)TRAIL、TNF或FasL介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡敏感。乙肝病毒感染引起的急慢性損傷幾乎具備所有上述的肝細(xì)胞凋亡。

肝細(xì)胞凋亡是體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)中膽汁淤積型肝損傷的一個(gè)突出特征。甘氨鵝脫氧膽酸（glycine chenodeoxycholic acid，GCDCA）可以通過(guò)依賴(lài)FasL或非依賴(lài)FasL機(jī)制誘發(fā)細(xì)胞凋亡；后者的作用機(jī)制即是在肝細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)行自發(fā)性低聚化和磷酸化。GCDCA也可以上調(diào)TRAIL-R2的表達(dá)，然后致敏肝細(xì)胞進(jìn)行TRAIL誘發(fā)的細(xì)胞凋亡。

除此之外，以下幾點(diǎn)必須引起重視。肝損害中的細(xì)胞凋亡，不論病原學(xué)如何（三酰甘油累積、甘氨鵝脫氧膽酸或病毒蛋白的活動(dòng)等），可能主要發(fā)生在本身有損害的、“脆弱的”或受壓的肝細(xì)胞，同時(shí)也認(rèn)為該條件下可以致敏細(xì)胞對(duì)死亡配體如TNF、TRAIL、或者FasL等的結(jié)合。而且，肝細(xì)胞凋亡可以通過(guò)至少兩種機(jī)制引起纖維化進(jìn)展：

（1）庫(kù)普弗細(xì)胞貪婪地吞噬了凋亡小體，導(dǎo)致庫(kù)普弗細(xì)胞激活和致纖維、致炎細(xì)胞因子如趨化因子、ROS以及其他介質(zhì)引起的炎癥反應(yīng)持續(xù)存在，并影響HSC的活動(dòng)。

（2）凋亡小體可以被HSC吞噬，并導(dǎo)致HSC的激活，以α-SMA、前膠原蛋白Ⅰ、TGF-β1表達(dá)增加為標(biāo)志。

目前的研究采用TRAIL受體抗體或總凋亡蛋白質(zhì)酶抑制劑，提出將細(xì)胞凋亡阻斷機(jī)制應(yīng)用于急慢性肝病的治療。此外，研究表明熊脫氧膽酸治療膽汁淤積疾病方面的部分功能可能與抑制的肝細(xì)胞凋亡相關(guān)。

上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transformation，EMT）是一個(gè)細(xì)胞可塑性的整合過(guò)程，它使上皮細(xì)胞失去它們的極化性和特有的組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)行細(xì)胞骨架重組，獲得間充質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)和功能特征。最初在胚胎發(fā)育中提出EMT的概念。在胚胎發(fā)育中，細(xì)胞遷移和組織重塑在多細(xì)胞機(jī)體中對(duì)于調(diào)節(jié)細(xì)胞生物形態(tài)形成有重要作用。近來(lái)研究表明EMT是一種一般的生物過(guò)程，它在一些病理生理?xiàng)l件下包括癌癥進(jìn)展以及腎臟、肺纖維化中調(diào)節(jié)肌成纖維細(xì)胞樣原始纖維細(xì)胞形成過(guò)程中均有作用。EMT在慢性肝病中起一定作用，體外典型的EMT首次報(bào)道于培養(yǎng)的大鼠新生肝細(xì)胞、培養(yǎng)的鼠原代肝細(xì)胞，以及暴露于若干生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子下不同的非腫瘤細(xì)胞系肝細(xì)胞株中。特別是TGF-β1通過(guò)Smad2/3信號(hào)系統(tǒng)引起所有經(jīng)典的EMT變化（激活SNAI1、下調(diào)E-cadherin和肝細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子HNF4，及上調(diào)間質(zhì)化和侵入性標(biāo)記因子）。其中一項(xiàng)研究中指出雖然少于10%的成纖維細(xì)胞特異性蛋白1（f i broblast special protein-1，F(xiàn)SP-1，EMT標(biāo)志物）陽(yáng)性細(xì)胞共同表達(dá)巨噬細(xì)胞標(biāo)志物，但受損肝臟中具有侵入性表現(xiàn)的肝細(xì)胞表達(dá)FSP-1。 AlbCre.R26R、 toplacZ雙轉(zhuǎn)基因小鼠上的追蹤實(shí)驗(yàn)表明，肝纖維化嚴(yán)重時(shí)有15%左右的肝細(xì)胞FSP-1陽(yáng)性，另外大約5%的肝細(xì)胞同時(shí)表達(dá)FSP-1或白蛋白，提示EMT在其中也發(fā)揮一定的作用。此外，BMP-7顯著抑制纖維化加重并催化TGF-β1信號(hào)系統(tǒng)通過(guò)EMT轉(zhuǎn)化形成纖維細(xì)胞。利用肝細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)的Smad7抑制CCl ₄誘導(dǎo)的纖維化轉(zhuǎn)基因小鼠模型的研究也得出類(lèi)似的結(jié)果。

然而，目前我們?nèi)匀蝗狈υO(shè)計(jì)完善的臨床研究來(lái)確定EMT在人慢性肝病纖維化進(jìn)展中的作用，但對(duì)于HSC/肌成纖維細(xì)胞（myof i broblasts，MFs）的作用已有深入研究。

庫(kù)普弗細(xì)胞（Kupffer cell，KC）是根據(jù)病理學(xué)家Carl von Kupffer來(lái)命名的，他首先提出KC是常駐于肝臟的巨噬細(xì)胞。網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)中80%的組織巨噬細(xì)胞以及15%左右的肝細(xì)胞均為KC。KC主要集中于肝小葉的門(mén)靜脈周?chē)鷧^(qū)域，可以沿著血竇壁游移。KC來(lái)源于循環(huán)中的單核細(xì)胞并具有自我更新能力。在肝移植后，捐贈(zèng)者KC在1年內(nèi)會(huì)被受體KC所取代。

KC是抵御腸道來(lái)源的細(xì)菌、內(nèi)毒素（脂多糖）和抗原的第一道防線(xiàn)，并起著抗原呈遞細(xì)胞的作用。KC連同NK細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、可溶性因子是自身免疫的關(guān)鍵組成部分。此外，它們參與清除衰老紅細(xì)胞和血紅蛋白-結(jié)合珠蛋白復(fù)合物。該活動(dòng)與氧化損傷和微循環(huán)相關(guān)。亞鐵血紅素組中的血紅蛋白被血紅素加氧酶-1降解，進(jìn)而產(chǎn)生抗氧化劑膽綠素、一氧化碳，以保護(hù)肝臟微循環(huán)。

我們可以分離KC并放在培養(yǎng)基中進(jìn)行研究。激活KC的最有效因子是補(bǔ)體C3a和C5a，以及微生物的產(chǎn)品如LPS。一旦被激活，KC將分泌幾種介質(zhì)，在宿主防御和組織損傷中起重要作用。激活NADPH氧化酶將產(chǎn)生超氧陰離子，幫助摧毀被吞噬的生物體，但同時(shí)對(duì)周?chē)?xì)胞也造成一定危害。KC同時(shí)表達(dá)組織型和誘導(dǎo)型的環(huán)氧合酶，促進(jìn)前列腺素、血栓素合成。前列腺素可調(diào)控KC中腫瘤壞死因子的合成，血栓素A ₂促使肝星狀細(xì)胞收縮，從而促進(jìn)門(mén)靜脈高壓。

與其他肝細(xì)胞一樣，KC在生理和病理中的作用證據(jù)主要來(lái)自于動(dòng)物模型的研究結(jié)果而非人體實(shí)驗(yàn)。KC在天然免疫中起重要的作用。它們有助于消除微生物、死亡細(xì)胞和LPS，并在一定程度上清除有毒物質(zhì)包括乙醇等。特別要注意的是，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，KC有助于減少肝損傷，能夠抵抗CCl ₄、LPS、氨基半乳糖和對(duì)乙酰氨基酚；另外，KC能夠產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子（包括TNF和IL-6）和高水平的氧化應(yīng)激產(chǎn)物、蛋白水解酶和類(lèi)花生酸類(lèi)物質(zhì)。KC釋放的ROS可以殺死細(xì)菌和其他微生物，同時(shí)可造成組織損傷。此外，KC可以產(chǎn)生一氧化氮（nitric oxide，NO），NO在肝臟病理生理學(xué)中的作用仍存在爭(zhēng)議。在某些情況下，NO已被證明能保護(hù)肝臟不受損傷，如被四氯化碳麻醉的嚙齒動(dòng)物。然而，在動(dòng)物受到肝缺血/再灌注損傷時(shí)，NO可能結(jié)合氧化應(yīng)激產(chǎn)物形成有毒的過(guò)氧硝酸鹽。在膽汁淤積模型中，KC中IL-6的表達(dá)已被證明會(huì)降低損傷和減少炎癥的發(fā)生。更具體地說(shuō)，KC在以下肝損傷中發(fā)揮重要作用：

內(nèi)毒素介導(dǎo)的KC活化是導(dǎo)致肝損傷的一個(gè)主要機(jī)制。事實(shí)上，門(mén)靜脈血流中內(nèi)毒素濃度的增加是某些條件下包括酒精性肝病的一個(gè)共同特點(diǎn)。在CC1 ₄處理的大鼠中，使用內(nèi)毒素將會(huì)加重肝損傷。在一些模型中，蛋白水解酶的產(chǎn)生是導(dǎo)致肝臟損傷的一種機(jī)制。

肝星狀細(xì)胞（HSC）是肝纖維化過(guò)程中的重要組成部分。然而，KC在HSC活化和纖維化狀態(tài)的維持中均有作用。尤其是KC表達(dá)的TGF-β1已經(jīng)被證明有助于激活過(guò)程。此外，KC環(huán)境下的介質(zhì)上調(diào)PDGF受體，這是激活過(guò)程中的一個(gè)標(biāo)志物，增加PDGF介導(dǎo)的增生。激活的KC分泌促炎因子引起趨化因子的產(chǎn)生，如HSC分泌的單核細(xì)胞趨化因子，能夠加重炎癥過(guò)程。例如，KC同時(shí)產(chǎn)生明膠酶如MMP-2，能夠降解細(xì)胞外基質(zhì)，并活化HSC。

細(xì)菌的快速清除取決于KC和中性粒細(xì)胞的密切相互作用。KC與細(xì)菌結(jié)合，然后被中性粒細(xì)胞吞噬并殺死。KC同時(shí)參與清除中性粒細(xì)胞，是炎癥發(fā)生的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。KC在肝臟膿毒癥中亦有作用，如果經(jīng)LPS預(yù)處理后，血液中KC數(shù)量增加，預(yù)后改善。相比之下，KC功能受損人群更易于受到感染。在一個(gè)李斯特菌病模型中，KC的失活將引起抗感染能力的下降。KC的抗感染能力與促炎細(xì)胞因子、趨化因子以及炎癥細(xì)胞相關(guān)。有趣的是，在擴(kuò)散到肝臟其余部位之前，KC已經(jīng)被巨細(xì)胞病毒和利什曼原蟲(chóng)所感染。與此相關(guān)，肝衰竭的患者之所以易受感染，在一定程度上可能與其體內(nèi)缺失KC清除腸道移位的細(xì)菌相關(guān)。另外，與此機(jī)制相關(guān)的臨床因素就是后期肝臟疾病患者內(nèi)毒素的存在。最后，在病毒感染或者其他與肝損傷相關(guān)條件下，如移植排斥時(shí)，KC可以通過(guò)CD95直接參與肝細(xì)胞凋亡的過(guò)程。

酒精誘發(fā)的損害中，KC釋放的細(xì)胞因子、促炎癥介質(zhì)、活性氧在疾病的發(fā)病機(jī)制中起一定作用。NF-κB介導(dǎo)表達(dá)的細(xì)胞因子包括TNF、IL-6以及炎癥趨化因子，如IL-8，發(fā)揮主要作用。 TNFR1基因敲除的小鼠中酒精性肝損害減少也表明了疾病與TNF之間相關(guān)。KC有一個(gè)激活的表型，在慢性酒精攝入的人群中數(shù)量有增加。值得注意的是，內(nèi)毒素受體CD14在酒精性肝損害時(shí)表達(dá)增加，增強(qiáng)因?yàn)橄凭鸬穆詢(xún)?nèi)毒素血癥。此外，內(nèi)毒素與乙醇協(xié)同作用來(lái)增加NF-κB的激活和細(xì)胞因子的表達(dá)。

非酒精性脂肪肝的模型中描述了KC活化，而KC活化至少部分是由促炎介質(zhì)（如TNF）介導(dǎo)的。最近，Kodama等報(bào)道，在酒精性肝病嵌合小鼠模型中，KC中JNK1的激活是炎癥和纖維化的關(guān)鍵因子。此外，NASH患者KC中殼多糖酶表達(dá)增加，與HSC的激活和纖維形成相關(guān)。KC同時(shí)也調(diào)節(jié)肝細(xì)胞內(nèi)胰島素抵抗與脂類(lèi)代謝，說(shuō)明KC與其他細(xì)胞之間存在相互作用。在模擬脂肪性肝炎實(shí)驗(yàn)中，由KC釋放的內(nèi)生大麻素類(lèi)似物也被證明加重肝損害。

在酒精和非酒精性脂肪肝中，內(nèi)毒素激活toll樣受體，刺激促炎性細(xì)胞因子和ROS的產(chǎn)生，而先天性TLR-4失活有助于保護(hù)機(jī)體免受以上造成的損害。TLR-4下游途徑包括激活MyD88和TRIF，但只有刪除TRIF才有助于改善酒精帶來(lái)的傷害。缺失p47 ^phox帶來(lái)的保護(hù)作用和酒精誘發(fā)的損害表明NADPH氧化酶的激活是另一條途徑，它有助于增加LPS刺激時(shí)引起的TNF的表達(dá)。另一個(gè)有趣的方面就是脂聯(lián)素的作用，它是脂肪衍生的細(xì)胞因子，可以抑制酒精和非酒精性脂肪肝的形成。脂聯(lián)素參與代謝和抗炎活動(dòng)，包括抑制活化KC釋放TNF。同樣，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的環(huán)腺苷酸能夠降低炎性細(xì)胞因子的表達(dá)。

目前認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽的消耗和反應(yīng)性氧核素的產(chǎn)生是至關(guān)重要的。雖然一些數(shù)據(jù)表明，KC的失活可以降低對(duì)乙酰氨基酚毒性，但最近也有證據(jù)表明在此條件下KC可能是有利的。事實(shí)上，使用氯膦酸二鈉脂質(zhì)體清除KC后，使抗炎分子產(chǎn)生減少，反而可能加重肝損傷。在這個(gè)模型中，KC產(chǎn)生的NO和誘發(fā)肝細(xì)胞增殖的ELR-CXC趨化因子起一定程度的保護(hù)作用。此外，KC分泌的IL-10和IL-18，有助于減少對(duì)乙酰氨基酚引起的損傷。

對(duì)于肝切除和肝移植患者來(lái)說(shuō)，缺血再灌注損傷是非常關(guān)鍵的，而其中KC的活化在介導(dǎo)損傷過(guò)程中起重要作用。NADPH氧化酶的激活產(chǎn)生反應(yīng)性氧核素，導(dǎo)致NF-κB的激活，引起TNF、黏附分子和趨化因子表達(dá)增加。灌注谷胱甘肽的抗氧化劑有助于減少氧化應(yīng)激損傷和促使KC產(chǎn)生ROS，達(dá)到減少肝臟損傷的目的。由此可見(jiàn)，KC或者其他細(xì)胞產(chǎn)生的NO可能具有保護(hù)作用，因?yàn)樗梢詫?dǎo)致少量過(guò)氧亞硝酸鹽的形成。

KC可以作為抗原呈遞細(xì)胞并且表達(dá)MHCII抗原，由此KC可能在肝移植后的膽道損傷具有重要作用。此外，KC產(chǎn)生的ROS和細(xì)胞因子與KC活化在缺血/再灌注損傷中可能引起并調(diào)節(jié)肝損害程度。KC也可能與免疫耐受的產(chǎn)生有關(guān)，它可以導(dǎo)致免疫反應(yīng)性T細(xì)胞的凋亡。

7.肝細(xì)胞再生 肝臟手術(shù)或劈離式肝移植術(shù)后肝臟的再生能力是至關(guān)重要的。活化的KC釋放能夠促進(jìn)肝細(xì)胞再生過(guò)程中NF-κB和STAT-3有絲分裂的TNF以及IL-6，對(duì)肝細(xì)胞再生來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。白細(xì)胞與補(bǔ)體的激活亦參與KC的激活。

8.門(mén)靜脈高壓 當(dāng)受到促炎因子的刺激或內(nèi)皮素-1灌注時(shí)，KC反應(yīng)性地產(chǎn)生花生四烯酸，產(chǎn)生血管收縮代謝物，血栓素A2，并使門(mén)靜脈高壓加重。

9.肝癌 肝臟中充滿(mǎn)腫瘤細(xì)胞之前，如果KC耗竭將會(huì)加快腫瘤發(fā)展。KC已被證實(shí)可吞噬腫瘤細(xì)胞，可能會(huì)通過(guò)產(chǎn)生IL-12誘導(dǎo)NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性，進(jìn)而影響癌癥的發(fā)展。此外，KC產(chǎn)生的NO的產(chǎn)量可能會(huì)導(dǎo)致針對(duì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性，而受到IFN-γ的刺激，將增強(qiáng)KC對(duì)轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞的毒性。相比之下，一旦發(fā)生轉(zhuǎn)移，KC分泌的蛋白酶和血管生成因子可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤惡化。

Von Kupffer最早提到肝星狀細(xì)胞（hepatic stellate cells，HSC），他觀察到竇周間隙星形細(xì)胞，并認(rèn)為屬于周?chē)苌窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)源。在20世紀(jì)70年代早期，Kenjiro Wake提出Kupffer。描述的星形巨噬細(xì)胞與Ito描述的貯脂細(xì)胞相同，而且其中主要由含有類(lèi)視黃醇物質(zhì)的脂滴組成。過(guò)去20多年，我們認(rèn)識(shí)到HSC在肝纖維化與肝臟修復(fù)中的作用，才提出真正意義上的HSC的生理和病理生理特征。HSC被稱(chēng)為脂肪細(xì)胞、貯脂細(xì)胞，或竇周間隙星形細(xì)胞，直到1996年，國(guó)際研究小組建議命名其為肝星狀細(xì)胞。

肝星狀細(xì)胞位于與肝細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞緊密接觸的Disse間隙。雖然HSC總數(shù)僅占肝細(xì)胞總數(shù)的一小部分（5%～8%），但其立體分布和伸展足以覆蓋整個(gè)肝竇微循環(huán)。HSC具有在內(nèi)皮下游走的功能，以確保其與竇周上皮精密結(jié)合，它的超微結(jié)構(gòu)以及維生素A含量也可以因它們?cè)诟涡∪~內(nèi)分布的位置不同而發(fā)生變化。細(xì)胞質(zhì)中富含維生素A的脂肪滴為成人正常肝臟HSC最主要的超微結(jié)構(gòu)特征，與HSC的主要生理功能相關(guān)，也提示HSC是肝臟貯存類(lèi)視黃醇物質(zhì)的主要細(xì)胞。HSC具有豐富的微管和微絲，使其能夠發(fā)揮樹(shù)突狀吞噬功能，同時(shí)也在脂質(zhì)的合成、運(yùn)輸中起作用。HSC擁有肌動(dòng)蛋白樣細(xì)絲，表明它們可能有助于加強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞排列和/或竇周間隙毛細(xì)血管收縮。

從人類(lèi)或嚙齒動(dòng)物肝臟中分離、培養(yǎng)HSC技術(shù)的發(fā)展是該領(lǐng)域的一個(gè)巨大進(jìn)步，這是研究HSC生物學(xué)特征的合適模型。分離手段包括第一步獲得非實(shí)質(zhì)性肝細(xì)胞的混懸液，其次是由于這些細(xì)胞脂肪含量大，密度低，需對(duì)其進(jìn)一步進(jìn)行提純。然而，脂肪滴的存在是肝小葉中部分HSC的關(guān)鍵特征。因此，各方研究旨在尋找HSC上的細(xì)胞骨架或表面標(biāo)志物，能夠?qū)⑺c其他非實(shí)質(zhì)性肝細(xì)胞分辨。在這方面，α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）異形體是活化HSC的一個(gè)可靠的標(biāo)志物，因?yàn)樵贖SC剛被分離出來(lái)時(shí)，它并不表達(dá)α-SMA，只有經(jīng)過(guò)一段時(shí)間培養(yǎng)或在體內(nèi)纖維化后才表達(dá)。因此，α-SMA通常被認(rèn)為是HSC活化的一個(gè)標(biāo)志物。

HSC的胚胎起源仍是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，由于它們的形態(tài)與間質(zhì)細(xì)胞相似，并且細(xì)胞中結(jié)蛋白、α-SMA、波形蛋白表達(dá)陽(yáng)性，所以曾經(jīng)一度被認(rèn)為是間質(zhì)細(xì)胞。然而，由于HSC含有神經(jīng)標(biāo)志物，因此推測(cè)HSC可能是神經(jīng)外胚層來(lái)源。其他的研究已經(jīng)表明，肝細(xì)胞和HSC可能來(lái)源于一個(gè)共同的內(nèi)胚層前體。最近的人類(lèi)和動(dòng)物模型研究結(jié)果表明是來(lái)源于骨髓前體。

在哺乳動(dòng)物中，正常情況下50%～80%的類(lèi)視黃醇儲(chǔ)存在肝臟，HSC在維生素A的儲(chǔ)存和代謝中發(fā)揮關(guān)鍵作用。富于視黃酯的乳糜微粒被肝細(xì)胞攝取并與特異性視黃醇結(jié)合蛋白質(zhì)相結(jié)合，之后將這些化合物轉(zhuǎn)運(yùn)到周邊的HSC中。周邊HSC細(xì)胞內(nèi)視黃醇結(jié)合蛋白對(duì)維生素A的吸收、貯存和動(dòng)員進(jìn)行調(diào)節(jié)。視黃酯和三酰甘油是HSC的重要組成部分。生理情況下，如HSC細(xì)胞需要增加維生素A時(shí)，就會(huì)動(dòng)員HSC中的此類(lèi)化合物，同時(shí)也動(dòng)員HSC中的視黃醇受體包括視黃酸受體（retinoic acid receptors，RARs），α、β和γ型，和類(lèi)視黃醇X受體（retinol X receptors，RXRs），α和β兩種，但沒(méi)有γ類(lèi)型。

在正常的肝組織中，ECM占肝臟總重量0.5%左右，由數(shù)量少的幾個(gè)非膠原成分組成，如纖連蛋白、層粘連蛋白、巢蛋白、肌腱蛋白、波動(dòng)蛋白、蛋白多糖和透明質(zhì)酸。HSC所在的Disse間隙，是由Ⅳ型膠原蛋白與非膠原成分組成的ECM網(wǎng)狀系統(tǒng)，提供肝細(xì)胞和血液之的最佳擴(kuò)散場(chǎng)所。肝纖維化過(guò)程中，HSC是生產(chǎn)ECM的主要細(xì)胞，生成大部分的膠原蛋白。正常ECM代謝也包含著合成與代謝降解，在正常肝臟中，HSC通過(guò)產(chǎn)生金屬蛋白酶-2（明膠酶或Ⅳ型膠原蛋白）維持ECM的塑形和Disse間隙形成，在這個(gè)過(guò)程中，也有可能有其他竇周細(xì)胞的參與。

HSC之所以可能作為周細(xì)胞與其解剖位置、超微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及與自主神經(jīng)系統(tǒng)之間的緊密聯(lián)系相關(guān)。值得一提的是，培養(yǎng)中的HSC在受到外界幾個(gè)血管收縮因子刺激時(shí)，它們激活的表型可能與過(guò)渡細(xì)胞或肌纖維樣細(xì)胞而非靜止的HSC相似，表明HSC的收縮是肝纖維化的一個(gè)特征。HSC在正常肝組織是否具有收縮性仍然是一個(gè)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，有些學(xué)者提出HSC并不參與血竇血流的調(diào)節(jié)，有些研究通過(guò)活體顯微鏡技術(shù)評(píng)估肝臟微循環(huán)后指出HSC可能參與調(diào)節(jié)彈性。

肝纖維化是多細(xì)胞、綜合的過(guò)程，需要肝細(xì)胞與非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞包括炎癥浸潤(rùn)細(xì)胞（如KC、HSC、LSEC）間的相互作用形成。所有類(lèi)型肝纖維化均來(lái)源于組織損傷，此時(shí)肝細(xì)胞和非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞發(fā)出刺激HSC和其他MF纖維化的信號(hào)，引起ECM積累。激活的HSC是損傷肝組織中MF的主要來(lái)源。除了HSC細(xì)胞，最近確認(rèn)幾種產(chǎn)生ECM的細(xì)胞，包括門(mén)管區(qū)的成纖維細(xì)胞和肌纖維細(xì)胞，血管壁的平滑肌細(xì)胞，位于小葉中心靜脈的MF。越來(lái)越多的證據(jù)表明，不同類(lèi)型的纖維化有不同類(lèi)型細(xì)胞的參與。也有證據(jù)表明，來(lái)源于骨髓的間充質(zhì)干細(xì)胞和表達(dá)CD45的纖維細(xì)胞對(duì)于纖維化形成均有作用。具體是由哪些細(xì)胞參與則與病因以及纖維化類(lèi)型相關(guān)。

纖維化的病理生理學(xué)上一個(gè)非常重要的概念是“激活”，通過(guò)這樣的途徑，HSC獲得MF樣的表型并具備成纖維的能力。HSC活化需要周邊細(xì)胞釋放的氧應(yīng)激產(chǎn)物以及可溶性因子刺激的基因轉(zhuǎn)錄。一旦HSC和/或其他細(xì)胞獲得MF樣表型，將會(huì)維持纖維化過(guò)程并通過(guò)一系列的生物學(xué)行為進(jìn)行放大，以執(zhí)行有效的傷口愈合功能。這是通過(guò)表達(dá)和分泌膠原類(lèi)型Ⅰ和Ⅲ連同分泌其他基質(zhì)成分如纖連蛋白與蛋白多糖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。TGF-β1代表這一過(guò)程中關(guān)鍵性的細(xì)胞因子，通過(guò)激活Smad家族細(xì)胞內(nèi)分子來(lái)進(jìn)行。

激活HSC在受到某些因子，其中最有力的是血小板衍生生長(zhǎng)因子（platelet-derived growth factor，PDGF）刺激時(shí)，其增殖活性，生存和遷移擴(kuò)散能力增強(qiáng)。HSC的定向遷移也受趨化因子的調(diào)節(jié)。細(xì)胞遷移的過(guò)程是伴隨著肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的完全改變，當(dāng)細(xì)胞暴露于PDGF時(shí)，這種改變特別明顯。

ECM的累積量不僅與其沉積量增多、而且與降解減少有關(guān)，主要取決于MMPs的活性。活化的HSC高表達(dá)TIMP-1和TIMP-2，它們與失活的MMPs結(jié)合，從而導(dǎo)致網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)纖維化。此外，TIMP-1已被證明是星狀細(xì)胞的一種生存因子，在纖維化的肝臟中將會(huì)加重纖維化。因此，目前認(rèn)為抑制TIMP是一種很有前景的抗纖維化途徑。同樣的，HSC也表達(dá)參與調(diào)控基質(zhì)降解的血纖維蛋白溶酶的幾種組成成分。

由血管活性因子如內(nèi)皮素-1、血管緊張素Ⅱ或凝血酶誘發(fā)的收縮，與門(mén)靜脈高壓的發(fā)病機(jī)制有重要的關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致了“可逆性”成分的增加，流向肝臟內(nèi)。值得留意的是，HSC收縮過(guò)程中可能由NO或一氧化碳進(jìn)行反調(diào)節(jié)，引起HSC舒張，減少門(mén)靜脈壓力。

活化的HSC分泌放大炎癥過(guò)程和募集炎癥細(xì)胞的細(xì)胞因子和趨化因子。MCP-1和IL-8是這些細(xì)胞表達(dá)的主要趨化因子。受到促炎細(xì)胞因子包括IL-1或TNF刺激時(shí)，機(jī)體首要炎癥轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的激活是上調(diào)趨化因子的表達(dá)的主要分子機(jī)制。

纖維化與血管生成是緊密聯(lián)系在一起的，血管生成即從既存的血管分支形成新生血管。在實(shí)驗(yàn)及人體慢性肝損傷中已證實(shí)存在血管生成現(xiàn)象，此外，活化的HSC可通過(guò)分泌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子或血管生成素-1等參與血管生成過(guò)程。這些細(xì)胞因子在低氧反應(yīng)以及受到PDGF或瘦素等因子刺激時(shí)表達(dá)。

最近研究表明HSC能夠維持干細(xì)胞巢，其中具有雙向潛能的肝臟祖細(xì)胞可以向肝細(xì)胞或膽管細(xì)胞轉(zhuǎn)化。肝臟損傷情況下，HSC巢被破壞，引起干細(xì)胞的成熟與分化，最終導(dǎo)致HSC激活。

肝竇內(nèi)皮細(xì)胞（liver sinusoidal endothelial cell，LSEC）是具有高度特異性的薄層細(xì)胞，沿肝血竇排列，隔開(kāi)來(lái)源于門(mén)靜脈與實(shí)質(zhì)細(xì)胞的肝竇血流。在1972年，Eddie Wisse提出LSEC是一種特異性細(xì)胞類(lèi)型，此后人類(lèi)開(kāi)始研究這些細(xì)胞的動(dòng)態(tài)和多重性功能。在本章節(jié)中，我們將回顧LSEC的重要生理和病理生理作用。

LSEC窗孔，占細(xì)胞表面的5%～10%，為直徑50～150nm的孔；若干種窗孔成特異性的簇集狀分布（如肝篩板）；LSEC缺乏基底膜或隔膜。位于門(mén)靜脈周?chē)]的窗孔較大，而中心靜脈周?chē)难]則具備更大的窗孔，可以允許血漿和一系列相關(guān)的基質(zhì)進(jìn)入Disse間隙，只有細(xì)胞和大的脂蛋白，主要是較大的乳糜微粒，因?yàn)榇翱状笮《粶簟Ｊ聦?shí)上，LSEC是一種非常有效的凈化內(nèi)皮細(xì)胞層，它利用網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用來(lái)清除來(lái)源于血竇的內(nèi)源性以及外源分子，包括病毒顆粒等。LSEC從全身循環(huán)中清除的廢棄大分子包括：

（1）甘露糖或巨噬細(xì)胞受體介導(dǎo)內(nèi)吞作用，對(duì)象為結(jié)締組織代謝產(chǎn)生的大分子物質(zhì)包括α-鏈，前膠原C或N-端肽（如PICP、PINP和PIIINP）、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素。

（2）巨噬細(xì)胞受體具有介導(dǎo)內(nèi)吞氧化以及乙酰化的低密度脂蛋白，晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGEs）的作用。

（3）Fc-γ受體Ⅱb2具有介導(dǎo)清除免疫復(fù)合物以及微生物CpG序列形成的作用。

血竇內(nèi)皮結(jié)構(gòu)的任何顯著變化與LSEC的損害將明顯影響肝細(xì)胞與血竇血流的雙向基質(zhì)傳送，也對(duì)LSEC的內(nèi)吞功能產(chǎn)生影響。特別是，血竇的損害可能使LSEC通過(guò)一個(gè)稱(chēng)為肝竇毛細(xì)血管化的過(guò)程而失去多孔性與清除功能。

缺血/再灌注損傷，早期血竇堵塞綜合征或早期對(duì)乙酰氨基酚中毒都可能使肝血竇內(nèi)皮細(xì)胞受到損害，甚至導(dǎo)致細(xì)胞間的分離。此外，血竇可能在纖維化后引起堵塞，特別是在酒精性與非酒精脂肪肝（ASH與NASH）中發(fā)現(xiàn)的周?chē)]纖維化后。有趣的是，在這些大多數(shù)微血管損傷中，血竇的改變可能是導(dǎo)致肝細(xì)胞缺氧、肝功能障礙與門(mén)靜脈循環(huán)中斷的主要事件。

在最近的15年里，越來(lái)越多的證據(jù)表明LSEC在急性或者慢性肝臟損害時(shí)被激活或受到損害，可能通過(guò)合成、釋放生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子、趨化因子及其他的調(diào)節(jié)因子來(lái)參與機(jī)體的病理生理過(guò)程。以下再次列出LSEC分析的生物活性調(diào)節(jié)因子來(lái)加深印象。

（1）多肽細(xì)胞因子如血小板源性生長(zhǎng)因子BB（platelet-derived growth factor-BB，PDGFBB）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 β1（transforming growth factor β1，TGF-β1）、堿性成纖維生長(zhǎng)因子（basic fi broblast growth factor，bFGF）、胰島素樣生長(zhǎng)因子 1（insulin-like growth factor，IGF-1）參與傷口愈合與纖維化過(guò)程，并且都可能參與調(diào)節(jié)HSC的反應(yīng)。

（2）促炎因子與相關(guān)的調(diào)節(jié)因子，主要包括IL-1等。

（3）血管活性肽與調(diào)節(jié)因子包括NO、內(nèi)皮素、前列腺素，在一些病理?xiàng)l件下特別是慢性肝損傷中有相應(yīng)作用。

（4）目前的研究表明LSEC有助于活性氧的生成，但作用程度較肝細(xì)胞與其他的非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞輕。

這幾個(gè)病理?xiàng)l件下，組織缺氧非常普遍，將影響肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞功能，在肝移植的肝臟保存環(huán)節(jié)中，LSEC是缺血/再灌注損傷的主要作用對(duì)象。

雖然肝臟血竇（大約5%）正常氧分壓比大氣氧分壓低，但是如果暴露缺氧條件或在可能導(dǎo)致缺氧的環(huán)境中（如血液中酒精水平高），機(jī)體將通過(guò)缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-inducible factors，HIFs）引發(fā)基因重組。

LSEC在病理性血管生成中有重要作用，且缺氧的肝細(xì)胞與HSC分泌生長(zhǎng)因子、趨化因子，主要是VEGF-A，它可刺激內(nèi)皮細(xì)胞擺脫它們?cè)谘]中原有穩(wěn)定的位置，促進(jìn)發(fā)芽、分叉及形成新的管腔網(wǎng)絡(luò)工作，一個(gè)缺氧誘導(dǎo)的進(jìn)程以恢復(fù)正常的血液和氧氣供應(yīng)，而其中內(nèi)皮細(xì)胞之相互作用，特別是頂端與中間部分的EC，將通過(guò)缺口Notch途徑扮演重要作用。

在所有實(shí)驗(yàn)以及臨床慢性肝臟疾病中，已經(jīng)有證據(jù)表明匯管區(qū)存在較多的內(nèi)皮細(xì)胞以及特征性的新生微血管結(jié)構(gòu)，而事實(shí)上不論病因如何，新生血管在肝硬化的血管變化進(jìn)程中都具有重要作用。

LSEC、白細(xì)胞以及癌細(xì)胞之間的相互作用：目前已知白細(xì)胞或癌細(xì)胞與LSEC之間的相互作用與肝損傷的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。在這些細(xì)胞-細(xì)胞相互作用中，大量的黏附分子扮演著重要角色，而它們的表達(dá)主要受炎性細(xì)胞因子如IL-1、TNF-α、IFN-γ的調(diào)控。在正常肝臟組織中的LSEC主要表達(dá)細(xì)胞黏附分子-1、細(xì)胞黏附分子-2、白細(xì)胞功能相關(guān)抗原-3、極晚期抗原-5與CD44。在急性或慢性肝病患者中，炎癥肝臟組織中細(xì)胞黏附分子-1和血管細(xì)胞黏附分子-1的表達(dá)顯著增強(qiáng)，正常情況下，機(jī)體不存在選擇素，但是應(yīng)用LPS誘導(dǎo)后可產(chǎn)生選擇素。

在結(jié)直腸腫瘤的轉(zhuǎn)移中，有文獻(xiàn)提出單個(gè)腫瘤細(xì)胞進(jìn)入肝血竇時(shí)，因其直徑超過(guò)血竇的直徑而被卡住；在管腔被堵塞后，它們的黏附分子與LSEC的表面分子相互作用，促使它們向外滲透并進(jìn)入肝實(shí)質(zhì)，這是肝轉(zhuǎn)移早期階段非常重要的一步。

LSEC可以通過(guò)Fc-γ受體與模式識(shí)別受體（如甘露糖與巨噬細(xì)胞受體），因此我們應(yīng)該將其視為L(zhǎng)SEC參加天然免疫反應(yīng)。根據(jù)某些研究表明，LSEC可能通過(guò)MHCⅠ、Ⅱ抗原以及共刺激分子例如CD40、CD80和CD86的表達(dá)促進(jìn)抗原呈遞，但至今為止，對(duì)此學(xué)術(shù)上還是存在爭(zhēng)議的。的確，不同于其他的傳統(tǒng)上的抗原呈遞細(xì)胞，LSEC不能誘導(dǎo)新生的CD4 ⁺ T細(xì)胞分化成為T(mén)hl亞型，一個(gè)與LESC中產(chǎn)生的負(fù)免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子量相關(guān)的特征——致敏的T細(xì)胞的再激發(fā)有助于肝獨(dú)特的免疫耐受功能。

肝臟是一個(gè)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的器官，組織中所有不同類(lèi)型細(xì)胞在不同的生理?xiàng)l件下特別是疾病條件下發(fā)揮相應(yīng)作用。更好地了解每種細(xì)胞類(lèi)型的功能，以及它們之間的相互作用，尤其是在疾病的條件下的作用，能夠?yàn)楦尾〉脑\斷和治療提供新的方向。

2003年，人類(lèi)基因組測(cè)序也稱(chēng)為人類(lèi)基因組計(jì)劃（human genome project，HGP）的完成，是全世界共同努力的結(jié)果。人類(lèi)基因組計(jì)劃的完成為我們提供許多新知識(shí)的同時(shí)，也使基因組學(xué)這一新興學(xué)科不斷發(fā)展。同時(shí)，基因組學(xué)也為基礎(chǔ)研究和轉(zhuǎn)化研究的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，并且有利于更好地理解肝臟疾病的病因?qū)W以及改善疾病的治療和預(yù)后。由于肝病專(zhuān)家精通于對(duì)肝臟相關(guān)表型和特征進(jìn)行評(píng)估和分類(lèi)，因此他們將會(huì)直接或間接影響肝臟疾病基因組學(xué)的發(fā)展以及應(yīng)用。

在接下來(lái)的章節(jié)里，我們將討論以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.單基因遺傳疾病和多因素疾病的區(qū)別；

2.人類(lèi)基因組的結(jié)構(gòu)和變異；

3.遺傳變異對(duì)疾病表型的影響。

總的來(lái)說(shuō)，家族遺傳性疾病包括以下3種：染色體病、單基因遺傳病（即符合孟德?tīng)柗▌t的疾病）以及復(fù)雜疾病（即多因子疾病）。染色體病是整個(gè)染色體或者染色體片段的缺失或增加。很多染色體病是由于異常染色體片段或者整個(gè)染色體的缺失或增加，這將會(huì)導(dǎo)致自然流產(chǎn)。在臨床工作中，大多數(shù)肝病專(zhuān)家都沒(méi)有遇到過(guò)染色體病的患者。單基因遺傳病（即符合孟德?tīng)柗▌t的疾病）表現(xiàn)為家族遺傳模式（即常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳以及X連鎖遺傳），疾病的表型是基于單基因的罕見(jiàn)突變。單基因遺傳病在人群中并不常見(jiàn)，最常見(jiàn)的單基因遺傳病為遺傳性血色病，發(fā)病率大約為1/300。由于孟德?tīng)柌√囟ǖ幕蛐团c特定的表型直接對(duì)應(yīng)，因此其遺傳基礎(chǔ)十分簡(jiǎn)單。通常認(rèn)為酒精性肝病、非酒精性脂肪肝炎以及原發(fā)性膽汁性肝硬化等復(fù)雜疾病是受多因素影響的。這些疾病是由多個(gè)基因的交互作用或者基因與環(huán)境的交互作用引起的，這可能會(huì)對(duì)疾病表型的遺傳效應(yīng)給予一定的解釋?zhuān)部梢越忉審?fù)雜疾病為何存在病因的異質(zhì)性以及表型的變異性（即疾病的臨床表現(xiàn)、疾病進(jìn)展以及對(duì)治療的反應(yīng)）。因此，單基因遺傳病中一個(gè)基因型對(duì)應(yīng)一個(gè)疾病表型的規(guī)則并不適用于復(fù)雜疾病。盡管復(fù)雜疾病表現(xiàn)為家族聚集性（即先證者親屬患病風(fēng)險(xiǎn)高于一般人群的），但這種遺傳效應(yīng)卻不像單基因疾病那樣能夠預(yù)測(cè)。肝病專(zhuān)家在臨床工作中遇到的大多數(shù)疾病都是復(fù)雜疾病，這類(lèi)疾病與基因組研究密切相關(guān)。

基于人類(lèi)基因組計(jì)劃，我們現(xiàn)在已經(jīng)知道：

1.人類(lèi)基因組中基因的數(shù)目約為30 000個(gè)。

2.基因不均勻的分布在23對(duì)染色體上。

3.只有少于2%的基因組DNA編碼蛋白質(zhì)。

4.超過(guò)50%的基因組DNA由重復(fù)序列組成，但其功能尚不清楚。

5.大多數(shù)的人類(lèi)基因都會(huì)進(jìn)行選擇性剪切——產(chǎn)生具有不同功能蛋白質(zhì)異構(gòu)體的分子機(jī)制。

6.自從人鼠分離開(kāi)始，編碼蛋白質(zhì)基因組區(qū)域中少于50%的DNA已經(jīng)存在7 000萬(wàn)年。這表明基因組的非編碼區(qū)域受到了進(jìn)化選擇。

由于人類(lèi)相對(duì)年輕（10萬(wàn)～12.5萬(wàn)年），遺傳物質(zhì)從我們的祖先傳遞下來(lái)只經(jīng)過(guò)了約5 000代，因此人類(lèi)的遺傳多樣性相對(duì)有限（例如變異或多態(tài)性）。遺傳變異影響健康和疾病，因此，更好地了解遺傳多態(tài)性以及基因的生物功能將會(huì)使我們獲得對(duì)人類(lèi)生物學(xué)的空前認(rèn)識(shí)。除了同卵雙生子（即完全一致的）之外，任何兩個(gè)人都擁有99.9%的共同基因序列。然而，這0.1%的差異所導(dǎo)致大約300萬(wàn)個(gè)遺傳變異，個(gè)體的環(huán)境暴露（即家庭因素、生活方式、生活習(xí)慣等）將與之共同決定健康（例如體重）或疾病（例如酒精性肝病、膽結(jié)石、原發(fā)性硬化性膽管炎）。人類(lèi)基因組計(jì)劃的目的之一是建立一個(gè)具有數(shù)以萬(wàn)計(jì)現(xiàn)存人類(lèi)遺傳變異的綜合目錄。最常見(jiàn)的遺傳變異就是單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）。事實(shí)上，人類(lèi)基因組序列中每500～1 000個(gè)堿基對(duì)就存在一個(gè)候補(bǔ)基因可以出現(xiàn)的SNP。例如一個(gè)單核苷酸多態(tài)性如C/T（即胞嘧啶和胸腺嘧啶的縮寫(xiě)）是包含2個(gè)等位基因之一的核苷酸基因座（C或者T）。一個(gè)SNP中基因頻率比較高的基因稱(chēng)為主要等位基因，而另一個(gè)就叫做次要等位基因。基因組中SNP的位置將會(huì)決定它們的功能。位于基因內(nèi)或者鄰近基因的SNP很可能對(duì)基因功能造成影響，特別是當(dāng)它們插入終止密碼子或者改變蛋白質(zhì)的氨基酸基團(tuán)的時(shí)候。通常認(rèn)為，位于基因間隔區(qū)的SNP對(duì)基因的功能沒(méi)有影響，但它們可以作為疾病映射研究以及群體遺傳學(xué)的有用的遺傳標(biāo)志物。其他較少見(jiàn)的基因組變異包括微隨體的插入或缺失。

SNP由于其高頻率而成為人類(lèi)基因組最重要的遺傳變異。這些很容易通過(guò)自動(dòng)化高通量的方法進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)。SNP主要是代表生物多樣性的遺傳標(biāo)記。在某些情況下，它們可以成為健康或疾病特征的原因。作為可遺傳的變異標(biāo)記，SNP可能十分接近于能夠引起疾病的遺傳因子。當(dāng)將染色體上的SNP與引起疾病的等位基因進(jìn)行重新整合后，發(fā)現(xiàn)這樣的SNP與真實(shí)的遺傳因子出現(xiàn)了連鎖不平衡并且形成一個(gè)單體型。國(guó)際合作已經(jīng)確定了基于SNP的單體型（即在相同染色體片段的鄰近基因位點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)的SNP等位基因的組合，這些組合表現(xiàn)為共同代代相傳）。這些染色體區(qū)域（稱(chēng)為單體域）在人類(lèi)基因組中占據(jù)了25 000～35 000個(gè)堿基對(duì)。更重要的是，盡管很多SNP存在于單體域中，但是僅僅一些SNP（稱(chēng)為標(biāo)記型SNP）對(duì)于定義這個(gè)單體域以及它的單體型是不可或缺的。SNP和基于SNP的單體型方法是確定復(fù)雜疾病的遺傳基礎(chǔ)的強(qiáng)有力的方法，這些復(fù)雜疾病包括肝臟疾病。

常見(jiàn)變異假說(shuō)是建立在目前60億的人口規(guī)模代表了相對(duì)較小數(shù)量的人群的全球擴(kuò)張的基礎(chǔ)上得到的。這些人位于撒哈拉以南的非洲，而這次擴(kuò)張發(fā)生在約10萬(wàn)年前。因此，目前的人類(lèi)共享了來(lái)自于這一群體的一些基因。這個(gè)假說(shuō)認(rèn)為，等位基因在全球擴(kuò)張之前就已經(jīng)存在，而人類(lèi)變異對(duì)于常見(jiàn)復(fù)雜疾病易感個(gè)體（即易感基因）的出現(xiàn)作出了巨大的貢獻(xiàn)。這些等位基因使常見(jiàn)疾病處于中度發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，而且目前人群中基因頻率較高人群更易患病（≥1%）。等位基因的高頻率表明在大樣本人群隊(duì)列中的關(guān)聯(lián)研究將可能確定常見(jiàn)復(fù)雜疾病的易感基因。人類(lèi)基因組中單體域的存在以及目前大部分常見(jiàn)的單體域的數(shù)量都是有限的，都表明代表性SNP的關(guān)聯(lián)研究（即標(biāo)記型SNP）將能夠?qū)ふ业匠Ｒ?jiàn)復(fù)雜疾病的常見(jiàn)單體型與易感人群的關(guān)系。這一假說(shuō)的科學(xué)性對(duì)于全基因組人類(lèi)單體型圖譜的發(fā)展十分重要，全基因組人類(lèi)單體型圖譜描述了所有主要的單體型以及特定的SNP（標(biāo)記型SNP）并且對(duì)它們進(jìn)行定義。

持反對(duì)觀點(diǎn)的人認(rèn)為大多數(shù)的復(fù)雜疾病是由于罕見(jiàn)基因而不是常見(jiàn)基因引起的。該假說(shuō)預(yù)言復(fù)雜疾病基因位點(diǎn)上的廣泛的等位基因和基因位點(diǎn)異質(zhì)性（即相同基因位點(diǎn)上的不同等位基因以及同一等位基因位于不同的基因位點(diǎn)都可能獨(dú)立地導(dǎo)致相同的疾病表型）。另外，在全球擴(kuò)張以及人口分散之后，超過(guò)99%的變異將會(huì)誘發(fā)復(fù)雜疾病。如果此假說(shuō)成立，通過(guò)在存在異質(zhì)性的人群中開(kāi)展全基因組關(guān)聯(lián)分析將對(duì)尋找常見(jiàn)復(fù)雜疾病的易感基因是徒勞的。類(lèi)似的是，目前對(duì)于單體型圖譜的構(gòu)建也是基于常見(jiàn)等位基因的（即人類(lèi)單體型圖譜），因此其對(duì)于確定常見(jiàn)復(fù)雜疾病的變異也并非十分有利的。

由于連鎖策略對(duì)于檢測(cè)復(fù)雜疾病致病基因面臨巨大挑戰(zhàn)，一些替代方法如關(guān)聯(lián)研究等，逐漸興起。關(guān)聯(lián)分析基于病例對(duì)照設(shè)計(jì)，尋找特定遺傳變異與疾病或者疾病特征之間的關(guān)系。對(duì)于檢測(cè)對(duì)疾病表型影響較小的基因，大型關(guān)聯(lián)研究要比連鎖方法具有更好的統(tǒng)計(jì)效能。遺傳變異（SNP）可以位于基因（候選基因）內(nèi)部或者分布在整個(gè)基因組范圍內(nèi)。

評(píng)價(jià)生物學(xué)中可能候選基因的遺傳變異的關(guān)聯(lián)研究需要遵循以下一般程序：

1.假定基因是疾病病因的一部分。

2.功能基因變異位于或者十分接近于編碼區(qū)，57和37非翻譯區(qū)以及候選基因的內(nèi)含子/外顯子交界處。

3.研究對(duì)象是確定的，包括對(duì)病例中疾病表型的定義，所有個(gè)體都必須是匹配良好且相互獨(dú)立、不會(huì)互相影響。

4.病例和對(duì)照的基因型。

5.待檢測(cè)遺傳變異和疾病表型之間的關(guān)聯(lián)需要經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析確定。

由于人群選擇偏倚以及可重復(fù)性的存在，候選基因方法也有一定的局限性。結(jié)果無(wú)法重復(fù)的原因可能是之前的研究是基于小樣本的（不多于200名患者），研究設(shè)計(jì)的不同或者疾病基因位點(diǎn)的異質(zhì)性（涉及個(gè)體在不同的基因位點(diǎn)存在不同的變異）。

另一種基于關(guān)聯(lián)策略的研究方法為全基因組關(guān)聯(lián)。在這些研究中，將會(huì)分析所有患者（病例）和無(wú)關(guān)正常人（對(duì)照）的全基因組范圍內(nèi)成千上萬(wàn)的特定SNPs。連鎖不平衡分析方法用于對(duì)識(shí)別易感基因或者變異的基因組區(qū)域進(jìn)行繪制。這種方法由于考慮到特定的基因或者基因組區(qū)域而不存在偏倚。然而，可能由于人群選擇的不同而存在偏倚。自從2005年起，全基因組關(guān)聯(lián)分析（genome-wide association study，GWAS）已經(jīng)闡明了肝臟疾病（例如脂肪肝、原發(fā)性膽汁性肝硬化）和臨床特征（例如慢性丙型肝炎對(duì)治療的反應(yīng)性）與候選致病SNPs之間的關(guān)系。已經(jīng)出版的GWAS目錄可以在國(guó)家人類(lèi)基因組研究所的網(wǎng)站上獲得。這些發(fā)現(xiàn)為檢測(cè)疾病病因提供依據(jù)，可以預(yù)測(cè)個(gè)體易感性并制訂疾病個(gè)性化的治療措施。然而，這些基因組方面的發(fā)現(xiàn)由于某些問(wèn)題的存在無(wú)法很好地應(yīng)用于臨床。例如，對(duì)于攜帶危險(xiǎn)等位基因的個(gè)體，每個(gè)與疾病相關(guān)的基因位點(diǎn)的變異對(duì)疾病的貢獻(xiàn)是很小的（比值為1.5或者更小）。另外，即使強(qiáng)關(guān)聯(lián)也不能保證疾病和健康之間能夠完全區(qū)分。此外，已報(bào)道的GWAS研究中與疾病關(guān)聯(lián)的基因也可能不是致病基因。也許GWAS最主要的貢獻(xiàn)就在于識(shí)別全基因組的區(qū)域和/或?qū)е氯祟?lèi)疾病的通路。GWAS不能發(fā)現(xiàn)能夠引起疾病的罕見(jiàn)變異。要發(fā)現(xiàn)這些不常見(jiàn)的多態(tài)性，需要對(duì)人類(lèi)基因組進(jìn)行重新測(cè)序。最終，醫(yī)療服務(wù)的提供者由于其有限的知識(shí)不能對(duì)這些測(cè)試結(jié)果進(jìn)行很好地解釋?zhuān)荒軐?duì)他們的患者的利益和健康教育提供幫助。

人類(lèi)單體型圖譜闡明了人類(lèi)基因組的所有序列。盡管這是一個(gè)里程碑，但是巨大的挑戰(zhàn)仍然擺在我們面前。如何將這些序列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為能夠鑒別健康和疾病的基因或者遺傳變異呢？無(wú)論對(duì)于科學(xué)家、醫(yī)生還是其他衛(wèi)生工作者來(lái)說(shuō)，在未來(lái)的幾年中這都還是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

遺傳變異，例如SNPs，會(huì)導(dǎo)致一個(gè)人的表型變化以及使某人易患某種疾病。位于同一染色體上的一組SNPs會(huì)成組遺傳。人類(lèi)基因組中約存在20萬(wàn)～40萬(wàn)個(gè)區(qū)域。盡管每一區(qū)域都有幾千個(gè)SNPs，但只有一小部分的標(biāo)記型SNPs能夠用于區(qū)分基因組中的區(qū)域以及辨別區(qū)域內(nèi)的單體型。目前，HapMap中都包含有這些數(shù)據(jù)。HapMap是單體域的先鋒，其特定的SNPs將會(huì)識(shí)別每個(gè)區(qū)域內(nèi)的不同單體型。在進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析的過(guò)程中，這種方法限制了SNPs的數(shù)量。由于單體型在不同人群間存在差異，HapMap數(shù)據(jù)包含了4個(gè)種族的常見(jiàn)SNPs及單體型，這4個(gè)種族人數(shù)比較多（200～400人）且地理位置不同，他們分別是日本人、中國(guó)漢族人群、尼日利亞以及來(lái)自于北歐和西歐的美國(guó)居民。

醫(yī)生有責(zé)任保護(hù)患者的醫(yī)療記錄并且有責(zé)任在醫(yī)療過(guò)程中給予安全的給藥方式：首要原則為不傷害。然而，遺傳信息與其他信息（人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息、社會(huì)信息、醫(yī)療信息）不同，因?yàn)樗橙艘约八ㄋ┑挠H屬的患病風(fēng)險(xiǎn)。因此，在基因檢測(cè)之前，需要對(duì)相關(guān)的生物倫理價(jià)值進(jìn)行審核，包括行善原則、尊重自主、隱私權(quán)、保密性以及公平性。這些原則決定了醫(yī)生與患者以及他們的親屬應(yīng)該怎樣管理和處理這些遺傳信息。遺傳傾向性測(cè)試的法律和社會(huì)影響是多方面，并且是相互影響的。遺傳信息應(yīng)該被視為機(jī)密。遺傳檢測(cè)的結(jié)果只能發(fā)送給患者，醫(yī)療專(zhuān)業(yè)人員必須采取一切預(yù)防措施保證信息不會(huì)被泄露給第三方。通常情況下，要求醫(yī)生告知患者基因檢測(cè)的好處和風(fēng)險(xiǎn)，并且保持遺傳信息的保密性并告知患者其本人以及家人所存在的遺傳風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)現(xiàn)人類(lèi)遺傳易感性所面臨的倫理、法律和社會(huì)問(wèn)題是社會(huì)多方面的共同任務(wù)。醫(yī)生和醫(yī)療服務(wù)提供者必須接受相應(yīng)的培訓(xùn)，以知曉如何與患者及其家屬解釋和交流遺傳信息，如何幫助他們對(duì)自己的健康作出更明智的決定。公共衛(wèi)生機(jī)構(gòu)則需側(cè)重于如何確定遺傳信息和遺傳測(cè)試在常規(guī)臨床應(yīng)用中的價(jià)值。社會(huì)應(yīng)該制定相應(yīng)的法律并且對(duì)醫(yī)務(wù)工作者的行為進(jìn)行監(jiān)督，以防止對(duì)遺傳信息的不合理利用。

在接下來(lái)的幾年里，基因可能會(huì)影響醫(yī)療工作。最終的目的似乎能夠預(yù)測(cè)一個(gè)人罹患復(fù)雜疾病的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而采取預(yù)防措施，如果需要的話(huà)也可以進(jìn)行相應(yīng)治療。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，以下3個(gè)步驟是必不可少的。首先，我們必須更好地理解人類(lèi)基因組的結(jié)構(gòu)（變異）和功能。其次，需要開(kāi)展遺傳流行病學(xué)研究來(lái)確定遺傳易感性變異以及環(huán)境因素在疾病發(fā)生過(guò)程中所起的作用。最后，為了將這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床檢測(cè)方法并且為有效治療疾病藥理指標(biāo)的發(fā)展提供幫助，需要確定相關(guān)變異的功能。